石教興¹，代定明²，楊軍³

（1.四川德勝集團(tuán)釩鈦有限公司技術(shù)中心，四川 樂(lè)山  614900）

（2.四川德勝集團(tuán)釩鈦有限公司煉鋼廠，四川 樂(lè)山  614900）

（3.四川德勝集團(tuán)釩鈦有限公司煉鋼廠，四川 樂(lè)山  614900）

摘要：四川德勝80t提釩轉(zhuǎn)爐“一頂二”，即一個(gè)提釩轉(zhuǎn)爐對(duì)應(yīng)兩個(gè)半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐，提釩轉(zhuǎn)爐存在提釩消鐵任務(wù)重提釩比例高導(dǎo)致的護(hù)爐時(shí)間不足的問(wèn)題，同時(shí)由于釩渣中酸性物質(zhì)SiO₂含量高，加劇對(duì)爐襯鎂碳磚的侵蝕。為了盡可能提高產(chǎn)釩率，提釩冶煉過(guò)程對(duì)溫度控制比較嚴(yán)格，需要加入生鐵塊對(duì)爐溫進(jìn)行調(diào)整，提釩爐前大面加入生鐵塊過(guò)程中對(duì)爐襯機(jī)械損傷嚴(yán)重再加上高溫鐵水對(duì)轉(zhuǎn)爐大面沖刷侵蝕頻繁等原因，必須對(duì)提釩爐爐襯較薄部位進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)爐操作以防止?fàn)t襯侵蝕惡化。在如今快節(jié)奏的生產(chǎn)效率大環(huán)境下，連鑄中包的使用時(shí)間較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐需要的燒結(jié)固化時(shí)間可能會(huì)使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中斷，因此只能在連鑄換組生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐，如果連鑄沒(méi)有換組就無(wú)法補(bǔ)爐，特別是爐役后期，這種情況更加突出。通過(guò)提高砌筑質(zhì)量、優(yōu)化工藝操作及加強(qiáng)爐況維護(hù)等措施，提釩轉(zhuǎn)爐爐齡穩(wěn)定在10000爐以上。

關(guān)鍵詞：侵蝕；機(jī)械沖刷；濺渣護(hù)爐；掛渣能力

1   引言

爐齡是衡量轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)水平的一項(xiàng)綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高爐齡可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。提釩轉(zhuǎn)爐爐齡主要是指爐膛內(nèi)爐襯磚的使用壽命，通常是以爐為單位計(jì)算。

自20世紀(jì)90年代中國(guó)鋼鐵企業(yè)引入美國(guó)的轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)以來(lái)，國(guó)內(nèi)各鋼企公司結(jié)合自身的生產(chǎn)實(shí)際情況自主開(kāi)發(fā)了各種煉鋼爐濺渣護(hù)爐技術(shù)且取得較好的冶金效果，煉鋼轉(zhuǎn)爐爐齡最高可達(dá)35000爐，多數(shù)鋼廠平均爐齡超過(guò)10000爐，主要是在氮?dú)鉃R渣前進(jìn)行調(diào)渣，將爐渣中MgO控制在10±1%，F(xiàn)eO的含量控制在10-15%，確保爐渣既容易濺起又具備掛渣能力。

然而，對(duì)于提釩轉(zhuǎn)爐而言，其生產(chǎn)具有特殊性，生產(chǎn)的釩渣熔點(diǎn)高、含釩高、含MgO低，爐渣流動(dòng)性差，濺渣時(shí)掛渣困難，難度比煉鋼轉(zhuǎn)爐大。國(guó)內(nèi)攀鋼、承鋼在提釩轉(zhuǎn)爐濺渣方面研究攻關(guān)多年，對(duì)釩渣進(jìn)行調(diào)渣改質(zhì)使其具備良好的濺渣和掛渣能力，目前改質(zhì)工藝仍在優(yōu)化中。

四川德勝新建設(shè)的4號(hào)1250m³高爐自2022年12月投產(chǎn)以來(lái)，80t提釩轉(zhuǎn)爐每天需面臨日產(chǎn)8000t鐵水的提釩任務(wù)，同時(shí)隨著連鑄長(zhǎng)壽命中包應(yīng)用以來(lái)，連鑄中包的使用時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐需要的燒結(jié)固化時(shí)間可能會(huì)使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中斷，因此只能在連鑄換組生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐，如果連鑄沒(méi)有換組就無(wú)法補(bǔ)爐，特別是爐役后期，這種情況更加突出。

2   爐襯損毀機(jī)理及釩渣特點(diǎn)

2.1   提釩爐爐襯損毀機(jī)理

一般認(rèn)為‚爐襯毀損的原因是機(jī)械沖刷、高溫熔損、化學(xué)侵蝕和收縮剝落四個(gè)方面。爐襯各部位受上述四個(gè)方面的損壞程度不一。提釩終點(diǎn)溫度較低（1330～1430℃）‚高溫?zé)釗p的程度較小。

（1）兌鐵側(cè)因受到鐵水和生鐵塊沖擊較大‚較早即出現(xiàn)凹坑。

（2）爐底和爐身渣線附近受到爐渣的侵蝕嚴(yán)重‚因提釩需要加鐵氧化物做冷卻劑來(lái)調(diào)節(jié)溫度‚初期渣是以鐵質(zhì)渣為主‚其（FeO）含量可達(dá)50％。鐵質(zhì)渣對(duì)鎂碳磚中的碳氧化嚴(yán)重‚失去了碳的磚強(qiáng)度降低‚隨即被金屬液體或氣流沖刷毀損。

（3）爐身耳軸側(cè)維護(hù)困難‚又掛不上爐渣‚是整個(gè)爐襯最薄弱處。對(duì)爐身殘磚巖相分析表明‚原磚層與渣化層的過(guò)度層很小。提釩爐氣溫度低‚對(duì)爐帽部位損壞較輕。

目前國(guó)內(nèi)提釩轉(zhuǎn)爐爐齡已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，但遠(yuǎn)低于煉鋼轉(zhuǎn)爐，部分鋼企提釩爐爐齡控制水平如下:

2.2   釩渣特點(diǎn)

對(duì)于提釩轉(zhuǎn)爐而言，由于冶煉時(shí)間短、溫度低、渣中低共熔物成分少，導(dǎo)致釩渣熔點(diǎn)高、含釩高、含 MgO 低，濺渣時(shí)掛渣困難，難度比煉鋼轉(zhuǎn)爐大。

（1）渣系不同：煉鋼轉(zhuǎn)爐與提釩轉(zhuǎn)爐工作時(shí)爐內(nèi)的冶金條件不同、氛圍相反；提釩轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕速度要快于煉鋼轉(zhuǎn)爐。由于釩渣（FeO-SiO2-V2O3-TiO2系）與轉(zhuǎn)爐鋼渣（CaO-SiO2-FeO 系）渣系的截然不同，導(dǎo)致二者對(duì)轉(zhuǎn)爐堿性爐襯的侵蝕以及濺渣護(hù)爐的物理化學(xué)規(guī)律有本質(zhì)區(qū)別，在煉鋼轉(zhuǎn)爐上成熟應(yīng)用的濺渣護(hù)爐技術(shù)不能簡(jiǎn)單照搬移植用于提釩轉(zhuǎn)爐，釩渣指標(biāo)如下表1：

（2）鋼渣MgO 8~l4%，而釩渣MgO ~4%，且非人為加入。

（3）煉鋼終點(diǎn)溫度~1650℃，提釩終點(diǎn)溫度~1380℃。

（4）釩渣中含有大量V2O3 和TiO2（總量>25%）。

表1：釩渣指標(biāo)

3   提高爐齡的措施

3.1   加強(qiáng)砌筑質(zhì)量，提高基礎(chǔ)爐齡

轉(zhuǎn)爐爐襯的砌筑質(zhì)量是爐齡的基礎(chǔ)。砌筑時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行砌筑規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，遵循“靠緊、背實(shí)、填嚴(yán)”的原則，磚與磚盡量靠緊，磚縫要小于等于 1mm，上下的縫隙要小節(jié)等于 2mm，但必須預(yù)留一定的膨脹縫；縫與間隙要用不定形耐火材料填實(shí)、搗緊；絕熱層與永久層之間，永久層與工作層之間要靠實(shí)，并用鎂砂填嚴(yán)。在爐役前期是在工作層上提釩冶煉，主要觀察爐膛內(nèi)的襯磚是否有異常，基礎(chǔ)爐齡提高500-1000爐。

3.2   優(yōu)化工藝操作

（1）應(yīng)用大出鋼口技術(shù)，減少泡爐時(shí)間。為加快提釩轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)奏，將80t提釩轉(zhuǎn)爐的出鋼口內(nèi)徑由原來(lái)的160mm擴(kuò)大到180mm，且平均出鋼時(shí)間由原來(lái)的3分20秒降低至2分30秒，進(jìn)而使得在工藝路線：脫硫→轉(zhuǎn)爐提釩→半鋼冶煉未改變的前提下，平均出鋼溫度由1385℃降至 1380℃左右，進(jìn)一步縮短提釩爐冶煉周期，達(dá)到≤14min/爐的目標(biāo)，減少了泡爐時(shí)間。

（2）大力推行SiO2調(diào)渣技術(shù)，推行“稠渣”操作方法，開(kāi)發(fā)通過(guò)壓制工藝制作的復(fù)合球代替了氧化鐵皮＋石英沙，穩(wěn)定釩渣（FeO）和（SiO₂）含量‚減少釩渣對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕。

（3）生產(chǎn)組織優(yōu)化，提釩轉(zhuǎn)爐爐齡進(jìn)入到中后期，啟用煉鋼轉(zhuǎn)爐“替補(bǔ)”進(jìn)行提釩生產(chǎn)，保證扣補(bǔ)時(shí)間。同時(shí)采用“爐底升降”維護(hù)方法，緩解因維護(hù)方式單一對(duì)爐襯壽命的影響。針對(duì)提釩轉(zhuǎn)爐爐底情況及液面高度，及時(shí)調(diào)整操作，認(rèn)真執(zhí)行槍位操作和供氧制度，避免提釩轉(zhuǎn)爐爐底長(zhǎng)高、降低現(xiàn)象發(fā)生。

（4）加快冶煉節(jié)奏，保證爐襯熱穩(wěn)定性‚減少因熱脹冷縮引起的表層剝落。補(bǔ)爐前提高終點(diǎn)溫度‚扣補(bǔ)到位后不動(dòng)爐燒結(jié)30-90分鐘?？垩a(bǔ)在爐役中期開(kāi)始進(jìn)行‚逐漸加大力度，對(duì)扣補(bǔ)不到的地方必須采用噴補(bǔ)。針對(duì)提釩爐襯表面溫度低的特點(diǎn)‚開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的低溫噴補(bǔ)料‚一般在爐襯可能掉磚時(shí)開(kāi)始噴補(bǔ)。

（5）優(yōu)化氧氣結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)提釩專(zhuān)用的“339型”氧槍噴頭‚減少了氧氣射流對(duì)爐身的機(jī)械沖刷。“339型”氧槍噴頭夾角減小‚噴孔數(shù)目減少‚加強(qiáng)了溶池?cái)嚢?sbquo;降低了過(guò)程升溫速度‚釩渣、半鋼質(zhì)量和爐齡都得到了提高。

3.3   加強(qiáng)爐況維護(hù)

（1）提釩爐長(zhǎng)加強(qiáng)爐況點(diǎn)檢工作，使用熱成像儀測(cè)量爐底、前大面、出鋼面、熔池兩側(cè)、出鋼口周?chē)葏^(qū)域爐殼溫度，初步判斷爐況，通過(guò)交接班測(cè)量爐底，準(zhǔn)確判斷爐況，保證爐體安全運(yùn)行。

（2）補(bǔ)爐操作時(shí)，由提釩爐長(zhǎng)先確認(rèn)爐體的侵蝕情況，再根據(jù)薄弱位置制定貼磚補(bǔ)爐的方式，采取貼磚或加大面補(bǔ)爐料的方式補(bǔ)爐。有明顯凹坑時(shí)，要用補(bǔ)爐磚將凹坑填平再投補(bǔ)一層大面料燒結(jié)；沒(méi)有明顯凹坑時(shí)，用大面料投補(bǔ)溫度較高區(qū)域后燒結(jié)。補(bǔ)爐磚或補(bǔ)爐料一般控制1-2噸。先補(bǔ)出鋼面后補(bǔ)前大面，補(bǔ)爐方法采用堆補(bǔ)、貼補(bǔ)、噴補(bǔ)等方式結(jié)合。堆補(bǔ)料要散開(kāi)推平，貼補(bǔ)要由里往外，自下而上；噴補(bǔ)的重點(diǎn)是填縫，噴補(bǔ)過(guò)程中要不斷轉(zhuǎn)動(dòng)噴槍?zhuān)苊鉅t襯局部過(guò)冷。

（3）補(bǔ)爐完畢，應(yīng)快速燒結(jié)，使用氧氣、煤氣進(jìn)行烘烤。烘烤時(shí)，不得使用帶油污的膠管及鋼管進(jìn)行燒出鋼口、燒爐口等。操作前確認(rèn)管子不漏氣，管路暢通，膠管與鋼管插接嚴(yán)密，并用專(zhuān)用卡子緊固，手不得握在接頭處，使用完畢，先關(guān)氣后撤管子。烘烤的標(biāo)準(zhǔn)是停氣后，表層不能再冒黑煙。

（4）在爐役前期，主要是觀察爐膛內(nèi)的襯磚是否有異常；爐齡到了2000多爐后，對(duì)爐膛前后大面重點(diǎn)部位實(shí)施“少料薄補(bǔ)”；到爐役中后期，定期使用激光測(cè)厚儀測(cè)定殘磚厚度，根據(jù)所測(cè)定殘磚厚度確定補(bǔ)爐料的加入數(shù)量及烘烤時(shí)間，重點(diǎn)部位進(jìn)行1次扣補(bǔ)、3次噴補(bǔ)；除了每班扣補(bǔ)、噴補(bǔ)之外，每天早中晚還要對(duì)爐況進(jìn)行檢查確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)安排處置，做到“爐膛上不見(jiàn)磚，在輔料上提釩”。

4   生產(chǎn)實(shí)踐的效果

提高磚的質(zhì)量及砌筑質(zhì)量為提高爐齡打下了基礎(chǔ)，提釩操作制度的優(yōu)化和加強(qiáng)維護(hù)進(jìn)一步提高了爐齡，采用Lacam激光測(cè)厚對(duì)提釩轉(zhuǎn)爐爐役后期爐襯數(shù)據(jù)（爐齡9000爐）如下：

（1）爐帽：前帽爐350mm左右，后爐帽260-320mm，上下河爐帽較厚450mm左右；

（2）爐腰：前爐腰250-280mm，沖擊區(qū)260mm左右，后爐腰350mm左右，上下河爐腰300-400mm；

（3）熔池：前熔池250-300mm，沖擊區(qū)向下渣線位置200mm，后熔池渣線位置220mm，上下河熔池240mm。

（4）爐底：中間位置400mm左右。

5   結(jié)論

通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行砌筑規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)砌筑質(zhì)量，進(jìn)一步優(yōu)化提釩操作制度，中后期定量化監(jiān)測(cè)與跟蹤對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯損傷，確立了針對(duì)性的爐襯維護(hù)方案，可基本實(shí)現(xiàn)全爐役不進(jìn)行大的補(bǔ)爐作業(yè)，提釩爐爐齡可達(dá)到9000爐以上。

參考文獻(xiàn)